高分三号卫星C波段合成孔径雷达卫星简介

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高分三号卫星——世界主流C波段合成孔径雷达卫星简介

高分三号卫星于1月23日正式投入使用，其性能与世界主流C波段SAR卫星相比如据新华社新闻，国防科工局于1月23日宣布，我国首颗1米分辨率合成孔径雷达（SAR）卫星高分三号23日正式投入使用。该卫星将满足我国对高空间分辨SAR遥感数据的需求，主要应用于海洋监测、减灾救灾、气象和水利等领域。

合成孔径雷达技术是重要的对地遥感技术手段，合成孔径雷达卫星是装雷达为主要载荷的卫星，其通过自身发射电磁波并接收地物反射的回波，并进行复杂的信形成视觉效果类似黑白光学图片的合成孔径雷达图像。由于其使用其自己发射的电磁波进电磁波对云、雨和雾霾等大气天气现象具有较强的穿透能力，使得合成孔径雷达卫星可以夜，以及被观测区域上方覆盖各种天气现象时，在特定时间对指定区域进行观测。

高分三号合成孔径雷达卫星并不是世界上第一颗C波段合成孔径雷达卫加拿大于2007年12月发射的RADARSAT-2卫星、欧空局分别于2014年4月和2016年4 Sentinel-1A和Sentinel-1B三颗卫星均工作在C波段。本文就以这四颗卫星为例，对其分析。

首先我们用一个表格对这四颗卫星的总体参数进行大概梳理。

从表中可以看出，高分三号在最高分辨率和最大成像幅宽两个参数上，C波段SAR卫星，并且在设计寿命上面具有一定优势。值得注意的是，高分三号和Senti 均选择了具有高极化隔离度的波导缝隙相控阵天线，使得其在多极化性能方面优于RADAR

值得注意的是，这四颗C波段SAR卫星均选择了轨道高度为700-800km 道，与德国X波段TerraSAR-X卫星的509km轨道相差较大，这其中既有波段带来的影响需求带来的取舍（重访）。如果用一张图同时表示这四颗卫星的轨道，那么

从图中可以看出四颗卫星的星下点轨迹有差别但不是很大，Sentinel-大致分布于同一圆周的直径两边，可以将重访时间降低为单星运行的一半，高分三号和R 相对位置也如Sentinel-1系列相似，相比这是设计时任务规划的结果。值得注意的是这择了“晨昏轨道”，即其星下点经过同一地点基本上是日出或者日落时刻，星下点轨迹与致相同，这可以使其太阳能帆板获得更好的太阳光线条件，来及时补充开机工作期间消耗能。但是需要指出的是，合成孔径雷达卫星并不可以对其正下方区域进行成像，其成像区左方或右方一定范围之内，这使得其可能具有相邻两轨对同一区域进行两次成像的能力。

成像模式是合成孔径雷达卫星采用不同控制方式从而获取信息的类别。雷达卫星而言，其一般具有滑动聚束模式、条带模式和扫描模式等多种成像模式，每种成相对应的分辨率和成像幅宽。从成像模式角度分析，高分三号和RADARSAT-2在成像模式相似，其中高分三号具有12种成像模式，比RADARSAT-多出波成像模式和全球观测模式两由于技术的进步，高分三号在同样模式下可以获得比RADARSAT-2更好的图像。

如果选定最高分辨率作为比较SAR卫星技术的指标，那么在该分辨率情宽必须予以考虑。合成孔径雷达卫星的分辨率分为距离向分辨率和方位向分辨率，前者与和入射角有关，后者与相应成像模式有关。在一次开机获取数据的过程中，可以理解为其

是一定的，高分辨率必然对应着较小的成像幅宽。这就是C波段卫星都具有多种工作模式不同的分辨率和成像幅宽的组合来满足不同的需要。四颗卫星最高分辨率对应的成像模式

最高分辨率对应成像幅宽

其中RADARSAT-2使用其试验模式进行高分辨率成像时，虽然方位向分0.8m，但是其方位向幅宽下降到了8km。Sentinel-1系列卫星最高分辨率为5m，成像模式故距离向测绘带宽为80km。高分三号采用滑动聚束模式即可实现1m分辨率成像。

那么1m分辨率的合成孔径雷达图像究竟是什么样子？Airbus Defence

其网站上面公开过下面这幅1m合成孔径雷达卫星图像

X波段1m分辨率合成孔径雷达卫星图像

该图像区域为德国杜伊斯堡境内的一个铁路编组站，直观感觉图片是由区域组成，并且上面叠加了噪声。这就是典型的合成孔径雷达图像。下面贴出同样区域的

相应区域光学影像（GOOGLE EARTH）

可以清晰看出两者区别。合成孔径雷达因其使用目标反射回来的电磁波天然对金属物体具有较强的分辨能力，所以在合成孔径雷达图像之中可以清晰看到有几列何。那么如果有人说光学图像也很清楚，那么可以设想黑天或者该地正在下雨，那么光学取出相应信息，这个时候就体现出了合成孔径雷达卫星的优势。

综上所述，高分三号的成功发射及正式投入使用，代表了我国已经完全段合成孔径雷达卫星制造及运营技术，其部分指标优于国外同类型卫星，使得我国在环境报小卫星星座C星在轨测试期间出现故障降轨运行之后，终于有了第一颗正式以设计指标的民用合成孔径雷达卫星，将对我国合成孔径雷达相关研究提供宝贵的数据，并将使得我感知领域具有更好的能力，对东海斗争、南海态势感知、地震灾害评估、城市地面下陷程物分类估产都会起到重要作用。

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